基于氟的特殊性质，氟和含氟官能团在医药、农业等方面都有重要的作用。其中，向药物分子中引入氟甲基可以提高分子的活性和生物利用度。氟甲基存在于多种抗肿瘤、抗炎药物。复杂药物分子高特异性的氟甲基化是化学合成中的挑战。生物催化因其优良的特异性和温和的反应条件而具有独特优势，近来已被用于氟甲基转移反应。然而，目前报道的方法主要通过SAM依赖的亲核性甲基转移酶和氟甲基SAM类似物催化O,N,S等原子亲核氟甲基化，而对于不活泼碳的氟甲基化因十分困难而尚未实现。

近日，天津大学董敏教授团队在前期酶促亲核机制的氟甲基、氟乙基工作基础上（ACS Catalysis. 2023, 13, 13729；2024, 14, 6211），进一步与合作者实现了B12依赖的SAM自由基甲基转移酶（B12-RSMTs）催化的自由基氟甲基化反应。发现酶通过识别原位产生的非天然辅因子F-SAM，生成5´-脱氧腺苷（5´-dA）自由基，同时在一种全新的氟甲基B12（CH₂FCbI）中间体的参与下，实现了不活泼碳氟甲基化修饰，并成功应用于多肽、活性天然产物的特异性氟甲基化。

QCMT是参与甲基辅酶M还原酶（MCR）翻译后修饰的B12-RSMTs，它催化其418位谷氨酰胺Cα的甲基化反应。作者首先测试了HMT与QCMT的级联反应，发现在柠檬酸钛的作用下，反应体系中产生5´-dA，CH₂FCbI及氟甲基化产物，结合一系列体外实验及机理研究，作者推测了氟甲基化的反应机理：首先QCMT还原性切割HMT产生的F-SAM，生成5´-dA自由基，它夺取底物中谷氨酰胺Cα上的氢原子生成底物自由基；同时被还原的羟基钴胺与CH₂FI反应生成CH₂FCbI，最后底物自由基与CH₂FCbI发生自由基取代反应生成氟甲基化产物。

此外，作者也将该氟甲基级联体系运用至其他的B12-RSMTs：CysS与GenD1，它们分别参与天然产物Cystobactamids与庆大霉素的生物合成。在HMT与CysS的级联反应中，获得氟甲基化产物-化合物4。在HMT与GenD1的级联反应中，获得氟代的庆大霉素X₂。

最后，作者发现F-SAM对于氟甲基化反应并不是必须的，当用SAM代替F-SAM并加入CH₂FI仍然可以产生氟甲基产物，这进一步验证了之前提出的反应机理。

该工作拓展了SAM自由基酶的应用范围，为高选择性制备更多的氟烷基天然产物提供了创新方法。